功能性Pluronic-b-poly(ε-caprolactone)s的合成、性能及其作为药物载体的研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shibalian
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聚合物胶束由于其疏水内核的增溶能力,能够实现对疏水药物的增溶;同时其纳米尺度的粒径还能够赋予聚合物胶束在肿瘤部位选择性累积的能力(EPR效应),提高肿瘤的治疗效果。因此,聚合物胶束药物载体在纳米药物递送领域有着极为广泛的应用前景,探索聚合物胶束在细胞内的摄取途径和药物的药效行为具有非常重要的意义。  基于聚己内酯的聚合物胶束用于药物递送已有广泛报道。然而,聚己内酯链段的结晶性、疏水性以及缺乏反应活性官能团等缺点限制了其在药物载体系统领域的进一步应用和发展。因此,实现聚己内酯的官能化修饰,通过引入侧基官能团改变其结晶性和疏水性,并且使其能进一步参与反应,是拓展己内酯应用的一种行之有效的方法,也是一直以来的研究热点。本文开展了基于Pluronic-b-PCL的官能化聚己内酯嵌段聚合物的合成、胶束的制备及其作为药物载体的研究。主要内容如下:  (1)从有机合成思路出发,通过条件实验优化官能化己内酯单体乙酸苄酯基己内酯(BCL)的合成条件,并以Pluronic F127为大分子引发剂,以BCL和CL为内酯单体,在异辛酸亚锡催化下通过开环聚合反应得到一系列带有侧乙酸苄酯基官能团的两亲性嵌段共聚物Pluronic-b-P(CL-co-BCL)。通过钯碳催化加氢反应脱去苄基酯保护,得到一系列相应的带有侧乙酸基官能团的Pluronic-b-P(CL-co-CCL)。通过以上步骤,成功合成了Pluronic-b-PCL、Pluronic-b-P(CL-co-BCL)、Pluronic-b-P(CL-co-CCL)这三类或不带侧基官能团或其PCL链段悬挂有疏水的侧乙酸苄酯官能团或亲水的侧羧基官能团的三种两亲性嵌段共聚物,并且通过核磁共振波谱(1H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、广角X-射线衍射(WAXD)等多种测试手段详细表征了聚合物的结构、组成、热力学行为和结晶情况。其热力学行为研究表明,侧基官能团的引入能够明显降低PCL链段的熔点,提高其玻璃化转变温度,改善其结晶性,表现出无定形化趋势。通过荧光光谱(FS)、透射电镜(TEM)、动态光散射(DLS)研究聚合物的溶液自组装行为。实验结果表明,亲水的侧羧基官能团的引入较疏水的侧苄酯基官能团的引入更能够显著提高聚合物的临界胶束浓度,同时又不影响其粒径稳定性。此外,发现Pluronic-b-PCL胶束的粒径表现随着温度升高而降低的特征,而引入侧乙酸苄酯基官能团能够改变这一性质。随着聚合物中BCL单元比例的增大,Pluronic-b-P(CL-co-BCL)的胶束粒径逐渐表现出随着温度升高而升高的特征,并且该温敏性行为在25℃-50℃范围内可逆。  (2)通过包载香豆素-6,实现聚合物胶束的荧光标记。细胞毒性实验结果表明三类聚合物胶束都表现出良好的细胞相容性,侧基官能团的引入并不影响其这一性质,然而却显著改变了Pluronic-b-PCL胶束的C6脑胶质瘤细胞摄取行为和胞内命运。通过荧光显微镜的定性观察和高内涵药物筛选仪的定量测定,结果发现三类聚合物胶束的细胞摄取均表现出温度依赖和浓度依赖的特征,而且亲水的侧羧基官能团的引入能够显著提高其胶束的入胞量,疏水的侧苄酯基官能团的引入的效果次之。同时,侧基官能团的引入都能够是聚合物胶束逃脱胞内被溶酶体消化的命运。此外,聚合物胶束的C6细胞摄取机理研究结果表明,Pluronic-b-PCL胶束仅通过脂阀介导的内吞途径进入细胞,而侧苄基酯官能团的引入使Pluronic-b-P(CL-co-BCL)胶束进入细胞除脂阀介导的内吞途径外还额外获得网格蛋白介导的内吞途径;相比之下,羧基官能团的引入使得Pluronic-b-P(CL-co-BCL)胶束除除脂阀介导的内吞途径外也额外获得了细胞膜穴样凹陷介导的内吞途径。  (3)成功制备了这三类载PTX的聚合物载药胶束。通过引入Flory-Huggins相互作用参数(xdc)从理论上计算了这三类聚合物的疏水内核和PTX之间的相容性,理论上证明侧基的引入能够显示提高聚合物-药物的相容性。并通过FT-IR、DSC、WAXD三种测试手段表征了药物在聚合物疏水内核的混溶特征,从实验上验证了理论预测。理论和实验结果都表明,亲水的羧基官能团的引入能够显著提高聚合物-药物相容性,而疏水的侧苄基酯官能团的引入的效果次之。载药量、包封率数据和药物体外释放行为结果表明,聚合物-药物相容性的提高能够增加聚合物胶束对PTX的包载能力,延缓药物的释放。并且,由于Pluronic-b-P(CL-co-CCL)胶束更容易被C6细胞摄取,所以其载药胶束也同样有更高的胞内分布,因此Pluronic-b-P(CL-co-CCL)载PTX胶束具有最佳的体外抗C6细胞药效,相应的,Pluronic-b-P(CL-co-BCL)载PTX胶束的体外药效次之。此外,血液相容性评价和药物动力学评价结果表明,侧基官能团的引入都不会影响载药胶束的以上特征。  (4)以带有侧羧基官能团的P luronic-b-P(CL-co-C CL)为底物,在二环己基碳二亚胺(DCC)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)的催化下使聚合物上的羧基和紫杉醇(PTX)上的羟基反应,成功合成了聚合物前药FCPTX,并进一步包载PTX得到其前药载药胶束PTX/FCPTX。通过核磁共振波谱(1H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)和高效液相色谱(HPLC)共同证明了PTX通过2'-OH成功键接到聚合物上。载药量和包封率实验结果表明,PTX侧基官能团的引入能够显著提高FCPTX和PTX二者间的相容性,提高FCPTX对PTX的包载效果。体外释放实验结果表明,FCPTX胶束和PTX/FCPTX胶束能够显著延缓PTX的释放行为,并且环境pH的降低能够在一定程度上加速其药物释放。由于FCPTX对PTX因共价结合而导致的极缓释放,FCPTX胶束的体外抗C6细胞药效较低。而由于FCPTX上残留羧基能够促进C6细胞摄取,因此PTX/FCPTX胶束有较高的入胞量,导致其体外抗C6细胞药效较高。此外,PTX无论是被接枝还是被包载,都能够明显改善其血液相容性。
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